锂碳材料及其制备方法和锂离子电池技术

提供了一种锂碳材料及其制备方法和锂离子电池。本发明专利技术的锂碳材料具有蚕茧结构，所述蚕茧结构包括由结构碳材料形成的茧体和包含在所述茧体中的一个或多个金属锂颗粒，每个金属锂颗粒由金属锂核和包覆在核表面上的有机传导层组成。这种锂碳材料能有效解决金属锂枝晶问题，解决电池充放电过程中，金属锂负极的体积变化问题，有效延长金属锂电池的循环寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
锂碳材料及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于新材料
，尤其涉及一种可用于锂电池中的锂碳材料。
[0002]背景介绍
[0003]锂电池因其能量密度高，循环寿命长和适用温度范围广的优点而被广泛的应用于航空航天，计算机，移动通讯设备，机器人和电动汽车等领域。随着社会的发展，科技的进步，对于锂电池的能量密度和循环寿命要求越来越高，而目前单纯以石墨为负极的锂离子电池难以满足社会的预期，所以需要开发新型具有更高比容量的正负极材料。对于负极材料而言，进行预锂化工作，可有效提高电池比能量并增加电池寿命。锂金属具有高的比容量(3860mAh/g，为石墨负极的10倍)和最低的氧化还原电位(
‑
3.04V vs标准氢电位)。采用金属锂作为电池，可有大幅提高电池的能量密度。但是目前，不管是使用锂带还是金属锂粉，作为负极活性物质，均存在体积变化大，易产生枝晶的问题，针对该问题，本申请提出一种蚕茧结构的三维骨架锂碳材料，既可以提供高的能量密度，也可以解决体积变化问题和循环产生枝晶问题，从而提高电池的能量密度和循环寿命。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂碳材料，其特征在于，所述锂碳材料具有蚕茧结构，所述蚕茧结构包括由结构碳材料形成的茧体和包含在所述茧体中的一个或多个金属锂颗粒，每个金属锂颗粒由金属锂核和包覆在核表面上的有机传导层组成。2.根据权利要求1所述的锂碳材料，其特征在于，所述结构碳材料选自碳纳米管、改性碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种。3.根据权利要求2所述的锂碳材料，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；所述改性碳纳米管包括氮掺杂碳纳米管、氨基碳纳米管或羧基碳纳米管；所述碳纤维包括碳纳米纤维。4.根据权利要求1所述的锂碳材料，其特征在于，所述茧体具有通孔，平均孔容为1.0～4ml/g，平均孔径为10～50nm。5.根据权利要求1所述的锂碳材料，其特征在于，所述有机传导层包括有机锂离子传输剂和导电剂，优选导电剂与有机锂离子传输剂的重量比在1:100至1:10之间。6.根据权利要求5所述的锂碳材料，其特征在于，所述导电剂包括碳纳米管、炭黑、石墨烯、乙炔黑中的至少一种；所述有机锂离子传输剂包括聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚硅氧烷、聚三亚甲基碳酸酯、聚碳酸酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(偏氟乙烯
‑
六氟丙烯)、聚苯硫醚、对苯醌，以及上述聚合物中至少两种的共聚物或混合物。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆勇，孔德钰，郇庆娜，陈强，
申请(专利权)人：天津中能锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：